JP2007309975A - 三次元画像表示方法及び三次元画像表示装置 - Google Patents
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Images
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Abstract
【解決手段】プロジェクタ100は偏心のある投影光学系を有し、全体としては水平方向及び垂直方向に二次元的に配置されて二次元画像投影装置アレイを構成しており、三次元画像形成に必要な指向性光線の方向を与える像形成をプロジェクタ100で行うため、アフォーカル光学系の共通像面18を共有レンズ16付近に形成できるため、共有レンズ16と垂直拡散板17とを近接させて配置できる。また、プロジェクタ100が備える偏心のある投影光学系103と共有レンズ16により偏向機能を実現する。これにより、従来に比べて光路長や共有レンズ16のサイズの縮小化が実現できる。
【選択図】図1
Description
〔ディスプレイ内部の二次元画像結像光学系の実施形態〕
図6は本発明の三次元画像表示装置の一実施の形態の内部の多重結像系の光線状態を示す上面図である。図6におけるレンズアレイ13は、図2〜図4のレンズアレイ13と異なり、開口アレイ14の物体側及び像側の両側に多段のレンズ系として構成されている(後述する図7も同様)。これは、実際のプロジェクタの投射レンズは多段のレンズ系と開口絞りから構成されていることに対応するものである。
〔ディスプレイ外部の三次元画像再生の実施形態〕
図7は本発明の三次元画像表示装置のスクリーン面から空間に射出される光線を図6で説明したディスプレイ内部の光学系と共に表した上面図である。図6で説明したのと同様に、図7(a)がアレイ光学系全体のシフトがない場合であり、図7(b)がかかるシフトが存在する場合である。既に図4で説明したのと同様に、水平方向には光線を拡散しない垂直方向拡散板17を共有レンズ16に近接させて配置することにより、垂直方向にのみ光線の拡散を行う。
〔三次元画像形成に関する実施形態〕
図10は三次元画像の形成のしくみを示す光線図(その1)である。図10(a)では共通像面18に多重化して形成された2個の点像からの平行光が異なる方向に進行する様子を示している。そして、これらの平行光は2本の平行光をペアとして25組のペアが描画されており、隣り合うペア同士の角度刻みは0.5degである。25組のペアを描画したのは、図2(b)あるいは図5に例示したように、水平5、垂直5、計25のアレイ光学系が共通像画18上で重なって結像していることに対応している。
〔三次元画像の肉眼観察に関する実施形態〕
図13は肉眼観察時の網膜像の形成の原理を示す上面図である。同図において、左端がこれまでに説明した共通像面を表しており、指向性画像31、指向性画像32、指向性画像33は、この像面から水平方向に3つの方向でテレセントリックな画像が空間に射出されることを示している。
〔水平視域の拡大に関する実施形態〕
図16(a)は、共通像面18付近に凸レンズ20を配置することにより、視域の拡大を図ったものである。図16(a)と図10(a)を比較すると明らかなように、図16(a)の方が水平方向の視域、すなわち光軸19に垂直な方向の観察範囲が拡大されていることが分かる。
11 二次元画像表示装置
12 レンズアレイ
13 レンズ
14 開口アレイ
15 開口
16 共有レンズ
17 垂直方向拡散板
18 共通像面
19 光軸
20 凸レンズ
21 イメージサークル
31、32、33 指向性画像
34 眼球
35 網膜像
100 プロジェクタ(二次元画像投影装置)
101 ランプ光源
102 照明光学系
103 投射レンズユニット
110 反射型液晶表示素子
111 偏光ビームスプリッタ
112 入射側の投射レンズ
113 投射レンズ内部の開口絞り
114 射出側の投射レンズ
Claims (9)
- 三次元画像表示させるオブジェクトを複数の水平方向から投影した二次元画像群を水平方向及び垂直方向に二次元的に配置する第1のステップと、
前記二次元画像群の各々に対して偏心した複数の結像光学系により前記水平方向及び垂直方向に拡大された拡大像を同一領域に形成する第2のステップと、
前記拡大像から発散する光線群に対して、前記水平方向には準平行光線であり、かつ、前記垂直方向には拡散光線となるような特定の表示方向を与える第3のステップと、
前記表示方向が与えられた前記光線群が空間に形成する交点として前記オブジェクトが発する光線を再現する第4のステップと
を含むことを特徴とする三次元画像表示方法。 - 複数の画像発生源を水平方向及び垂直方向に二次元的に配置し、前記複数の画像発生源を物体面とする複数のアフォーカル光学系で、前記複数の画像発生源で発生される各画像を、前記複数の画像発生源の個々の画像中心に対して偏心させて配置した偏心レンズアレイにより異なる水平表示角度範囲に表示し、前記複数のアフォーカル光学系の共通像面に配置される垂直方向拡散板で表示角度範囲を前記垂直方向にのみ広げてすべての画像に共通な垂直表示角度範囲を作ることで前記垂直方向の表示方向の違いを解消し、前記水平方向に表示方向の異なる多数の画像を表示可能にすると共に、前記複数のアフォーカル光学系の個々の射出瞳が前記水平方向に不連続にならないように二次元的に配置して、前記複数の画像発生源で発生される各画像間に水平表示角度範囲の連続性をもたせることを特徴とする三次元画像表示方法。
- 異なる偏心量をもつ複数の偏心結像系を水平方向及び垂直方向に二次元的に配置し、前記水平方向及び前記垂直方向に表示方向の異なる複数の画像を発生させ、前記複数の偏心結像系をアフォーカル光学系としてすべての画像を異なる水平表示角度範囲に表示し、前記複数のアフォーカル光学系の共通像面に配置される垂直方向拡散板で表示角度範囲を前記垂直方向にのみ広げて、前記複数のアフォーカル光学系の個々の射出瞳が前記水平方向に不連続にならないように二次元的に配置して、前記水平方向の表示角度範囲に連続性のある画像を前記偏心結像系の数だけ生成することを特徴とする三次元画像表示方法。
- 三次元画像表示させるオブジェクトの発する光線を角度単位で標本化することにより光線空間を再現して、空間像としての三次元画像を表示する三次元画像表示装置であって、
各々偏心のある投影光学系を有し、前記オブジェクトからの光線を出射する二次元画像投影装置が複数台からなり、該複数台の二次元画像投影装置を水平方向及び垂直方向に二次元的に配置した二次元画像投影装置アレイと、
個々の前記二次元画像投影装置が具備する前記投影光学系の内部に配置された開口が、個々の射出瞳が前記水平方向に連続性をもつように二次元的に配置された複数の前記開口からなる開口アレイと、
前記開口アレイの画像生成側に配置され、前記二次元画像投影装置アレイと組み合わせて複数のアフォーカル光学系を構成する像側のレンズを共通化した共有レンズと、
前記共有レンズに近接させて配置され、その近傍に像面を生成する垂直方向拡散板と、
を具備し、前記垂直方向拡散板で表示角度範囲を前記垂直方向にのみ広げてすべての画像に共通な垂直表示角度範囲を作ることで前記垂直方向の表示方向の違いを解消し、前記水平方向に表示角度範囲の異なる多数の画像を表示可能にすると共に、隣り合う画像間に水平表示角度範囲の連続性をもたせたことを特徴とする三次元画像表示装置。 - 三次元画像表示させるオブジェクトの発する光線を角度単位で標本化することにより光線空間を再現して、空間像としての三次元画像を表示する三次元画像表示装置であって、
各々前記オブジェクトからの光線を出射する二次元画像表示装置が複数台からなり、該複数台の二次元画像表示装置を、偏心のある投影光学系を用いて水平方向及び垂直方向に二次元的に配置した二次元画像表示装置アレイと、
前記二次元画像表示装置アレイの画像生成側に光軸をシフトさせて配置された偏心レンズアレイと、
前記偏心レンズアレイの画像生成側に配置され、個々の射出瞳が前記水平方向に連続性をもつように二次元的に配置される開口アレイと、
前記開口アレイの画像生成側に配置され、前記偏心レンズアレイと組み合わせて複数のアフォーカル光学系を構成する像側のレンズを共通化した共有レンズと、
前記共有レンズに近接させて配置され、その近傍に像面を生成する垂直方向拡散板と、
を具備し、前記垂直方向拡散板で表示角度範囲を前記垂直方向にのみ広げてすべての画像に共通な垂直表示角度範囲を作ることで前記垂直方向の表示方向の違いを解消し、前記水平方向に表示角度範囲の異なる多数の画像を表示可能にすると共に、隣り合う画像間に水平表示角度範囲の連続性をもたせたことを特徴とする三次元画像表示装置。 - 三次元画像表示させるオブジェクトの発する光線を角度単位で標本化することにより光線空間を再現して、空間像としての三次元画像を表示する三次元画像表示装置であって、
水平方向及び垂直方向に二次元的に配置される照明光学系アレイと、
前記照明光学系アレイの画像生成側に配置されており、各々前記オブジェクトからの光線を出射する二次元画像表示装置が複数台からなり、該複数台の二次元画像表示装置を、偏心のある投影光学系を用いて水平方向及び垂直方向に二次元的に配置した二次元画像表示装置アレイと、
前記二次元画像表示装置アレイの画像生成側に光軸をシフトさせて配置された偏心レンズアレイと、
前記偏心レンズアレイの画像生成側に配置され、該偏心レンズアレイと組み合わせて複数のアフォーカル光学系を構成する像側のレンズを共通化した共有レンズと、
前記共有レンズの画像生成側に近接させて配置され、その近傍の画像生成側に像面を生成する垂直方向拡散板と、
を具備し、前記垂直方向拡散板で表示角度範囲を前記垂直方向にのみ広げてすべての画像に共通な垂直表示角度範囲を作ることで前記垂直方向の表示方向の違いを解消し、前記水平方向に表示角度範囲の異なる多数の画像を表示可能にすると共に、前記共有レンズの焦点面に生じる光量分布が前記水平方向に不連続にならないように前記照明光学系アレイの光の出射角度を制御して、隣り合う画像間に水平表示角度範囲の連続性をもたせたことを特徴とする三次元画像表示装置。 - 三次元画像表示させるオブジェクトの発する光線を角度単位で標本化することにより光線空間を再現して、空間像としての三次元画像を表示する三次元画像表示装置であって、
水平方向及び垂直方向に二次元的に配置される照明光学系アレイと、
前記照明光学系アレイの画像生成側に配置されており、各々前記オブジェクトからの光線を出射する二次元画像表示装置が複数台からなり、該複数台の二次元画像表示装置を、偏心のある投影光学系を用いて水平方向及び垂直方向に二次元的に配置した二次元画像表示装置アレイと、
前記二次元画像表示装置アレイの画像生成側に光軸をシフトさせて配置された偏心レンズアレイと、
前記偏心レンズアレイの画像生成側に配置され、光透過部が前記水平方向に連続性をもつように二次元的に配置される開口アレイと、
前記開口アレイの画像生成側に配置され、前記偏心レンズアレイと組み合わせて複数のアフォーカル光学系を構成する像側のレンズを共通化した共有レンズと、
前記共有レンズの画像生成側に近接させて配置され、その近傍の画像生成側に像面を生成する垂直方向拡散板と、
を具備し、前記垂直方向拡散板で表示角度範囲を前記垂直方向にのみ広げてすべての画像に共通な垂直表示角度範囲を作ることで前記垂直方向の表示方向の違いを解消し、前記水平方向に表示角度範囲の異なる多数の画像を表示可能にすると共に、前記共有レンズの焦点面に生じる光量分布が前記水平方向に連続的になるように前記照明光学系アレイの光の出射角度を制御して、隣り合う画像間に水平表示角度範囲の連続性をもたせたことを特徴とする三次元画像表示装置。 - 前記画像面付近に凸レンズを配置することで水平視域幅を広げることを特徴とする請求項4乃至7のうちいずれか一項記載の三次元画像表示装置。
- 画像表示の際に各画像毎に独立に光源を用意するのではなく、一つの光源の光を分岐光ファイバで複数に分岐して複数の画像表示に用いることを特徴とする請求項4乃至8のうちいずれか一項記載の三次元画像表示装置。
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